CN110508549B - 表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法 - Google Patents

表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法 Download PDF

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Abstract

一种表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法，将表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片放入氢氟酸与超纯水配制的清洗液中，向清洗液中鼓氮，并在室温下进行腐蚀清洗后，用超纯水冲洗；继续在室温下对单晶硅垫片使用兆声波清洗机在HCl、H2O2和去离子水配制的清洗液中清洗后，用超纯水冲洗；再将单晶硅垫片放入氢氟酸与超纯水配制的清洗液中，向清洗液中鼓氮，并在室温下进行腐蚀清洗后，用超纯水冲洗；最后使用氮气风刀吹干单晶硅垫片。该清洗方法清洗效率高、工艺控制性能好，可以清除单晶硅垫片表面的氮化铝，刻蚀选择比高，减少了单晶硅垫片在清洗过程中损失，延长了单晶硅垫片的使用寿命。

Description

表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法
技术领域
本发明涉及一种表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法。
背景技术
第三代半导体材料——氮化铝，具有0.7eV～3.4eV较宽的直接带隙，可以广泛应用于光电子领域。氮化铝薄膜具有很多优异的物理化学性质，如高的电阻，高的抗击穿电压，高的声传播速率和低的传输损耗，并且具有高热导率，高化学和热稳定性以及良好的光学性能及力学性能。与GaN材料相比有着更高的热导率，而且更容易实现半绝缘；与SiC相比，则晶格失配更小，可以大大降低器件结构中的缺陷密度，有效提高器件性能。
物理气象沉积法(PVD)制备氮化铝薄膜时，在氮化铝生长过程中，作为底部垫片的单晶硅盘，在多次生长氮化铝后，单晶硅盘表面形成较厚的氮化铝薄膜，会影响单晶硅盘的使用效果，而从生产成本考虑，单晶硅垫片可多次反复使用为宜。为了不影响单晶硅垫片的使用性能，生长在单晶硅表面的氮化铝材料必须去除。
目前，对单晶硅垫片表面氮化铝薄膜一般使用NaOH进行清洗，具体方法为：使用NaOH与纯水调节适宜浓度的清洗液，在加热条件下进行浸泡清洗以去除氮化铝薄膜。而选择使用NaOH清洗液，NaOH除了和氮化铝反应外还会与硅发生反应，单晶硅垫片厚度损失大，刻蚀选择比不好。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法，该清洗方法清洗效率高、工艺控制性能好，可清除单晶硅垫片表面的氮化铝，刻蚀选择比高，减少单晶硅垫片在清洗过程中损失，延长单晶硅垫片的使用寿命。
本发明的技术解决方案是：
一种表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法，其具体步骤是：
1)将表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片放入清洗液Ⅰ中，向清洗液Ⅰ中鼓氮，并在室温下进行腐蚀清洗，所述清洗液Ⅰ是体积比为1:2～1:4氢氟酸与超纯水(UP水)混合得到的氢氟酸溶液，清洗时间为30min～60min；
2)用超纯水冲洗步骤1)经腐蚀清洗的单晶硅垫片至pH值为7；
3)在室温下对步骤2)经超纯水冲洗的单晶硅垫片使用兆声波清洗机在清洗液Ⅱ中清洗，兆声波频率为700kHz-1000KHz，清洗时间为10min，所述清洗液Ⅱ为HCl、H2O2和去离子水的混合溶液，其中HCl与去离子水的体积比为1:6～1:8，所述H2O2与去离子水的体积比为1:4～1:6；
4)用超纯水冲洗步骤3)经兆声波辅助清洗的单晶硅垫片至pH值为7；
5)再将步骤4)经超纯水冲洗的单晶硅垫片放入清洗液Ⅲ中，向清洗液Ⅲ中鼓氮，并在室温下进行腐蚀清洗，所述清洗液Ⅲ是体积比为1:2～1:4氢氟酸与超纯水(UP水)混合得到的氢氟酸溶液，清洗时间为30min～60min；
6)用超纯水冲洗步骤5)经腐蚀清洗的单晶硅垫片至pH值为7；
7)使用氮气风刀吹干单晶硅垫片。
进一步地，所述清洗液Ⅰ中氢氟酸与超纯水的体积比为1:2，所述清洗液Ⅲ中氢氟酸与超纯水的体积比为1:3。步骤1)和步骤5)鼓氮清洗时，氮气的流量为8L/min。
进一步地，单晶硅垫片的氮化铝膜厚度≥10nm时，步骤1)清洗时间为60min，步骤5)清洗时间为60min，通过延长清洗时间确保氮化铝清洗干净。
本发明的有益效果是：
(1)该清洗方法清洗效率高、工艺控制性能好，可以清单晶硅垫片表面的氮化铝。
(2)使用合适浓度的氢氟酸溶液对单晶硅垫片表面的氮化铝薄膜进行清洗，刻蚀选择比高，在对氮化铝薄膜进行清洗的同时，几乎不与单晶硅表面发生反应，减少了单晶硅垫片在清洗过程中损失，延长了单晶硅垫片的使用寿命。
(3)采用两步法用氢氟酸溶液进行化学刻蚀，在刻蚀过程中氮气鼓氮，能够有效去除表面反应过程中产生的氨气和氟化铝。在中间清洗过程使用兆声清洗机，可以避免使用超声清洗中成穴诱生的蚀损斑。利用HCl、H2O2和去离子水的混合溶液配制的清洗液Ⅱ，辅以兆声清洗，可以有效去除硅材料表面的颗粒。
具体实施方式
实施例1
1)将氮化铝膜厚为2nm的单晶硅垫片放入化学腐蚀液中，在鼓氮条件下进行腐蚀清洗，鼓氮时氮气的流量为8L/min，所述化学腐蚀液使用氢氟酸与超纯水体积比为1:4的氢氟酸溶液，清洗时间30min；
2)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
3)在室温下对硅材料使用兆声频段为700kHz的兆声清洗机，在清洗液中清洗，清洗时间10min；所述清洗液为HCl、H2O2和去离子水的混合溶液，其中HCl与去离子水的体积比为1:6，所述H2O2与去离子水的体积比为1:4；
4)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
5)再次将单晶硅垫片放入化学腐蚀液中，在鼓氮条件下进行腐蚀清洗，鼓氮时氮气的流量为8L/min，所述化学腐蚀液使用氢氟酸与超纯水体积比为比1:4的氢氟酸溶液，清洗时间30min；
6)用超纯水冲洗所述单晶硅垫片至PH值为7，肉眼观察表面呈疏水状态；
7)使用氮气风刀吹干所述单晶硅垫片。
实施例2
1)将氮化铝膜厚为4nm的硅材料放入化学腐蚀液中，在鼓氮条件下进行腐蚀清洗，鼓氮时氮气的流量为8L/min，所述化学腐蚀液使用氢氟酸与超纯水体积比为1:3的氢氟酸溶液，清洗时间50min；
2)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
3)在室温下对硅材料使用兆声频段为800kHz的兆声清洗机，在清洗液中清洗，清洗时间10min；所述清洗液为HCl、H2O2和去离子水的混合溶液，其中HCl与去离子水的体积比为1:8，所述H2O2与去离子水的体积比为1:6；
4)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
5)再次将单晶硅垫片放入化学腐蚀液中，在鼓氮条件下进行腐蚀清洗，鼓氮时氮气的流量为8L/min，所述化学腐蚀液使用氢氟酸与超纯水体积比为比1:3的氢氟酸溶液，清洗时间30min；
6)用超纯水冲洗所述单晶硅垫片至PH值为7，肉眼观察表面呈疏水状态；
7)使用氮气风刀吹干所述单晶硅垫片。
实施例3
1)将氮化铝膜厚为6nm的硅材料放入化学腐蚀液中，在鼓氮条件下进行腐蚀清洗，鼓氮时氮气的流量为8L/min，所述化学腐蚀液使用氢氟酸与超纯水体积比为1:2的氢氟酸溶液，清洗时间60min；
2)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
3)在室温下对硅材料使用兆声频段为800kHz的兆声清洗机，在清洗液中清洗，清洗时间10min；所述清洗液为HCl、H2O2和去离子水的混合溶液，其中HCl与去离子水的体积比为1:7，所述H2O2与去离子水的体积比为1:5；
4)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
5)再次将单晶硅垫片放入化学腐蚀液中，在鼓氮条件下进行腐蚀清洗，鼓氮时氮气的流量为8L/min，所述化学腐蚀液使用氢氟酸与超纯水体积比为比1:3的氢氟酸溶液，清洗时间40min；
6)用超纯水冲洗所述单晶硅垫片至PH值为7，肉眼观察表面呈疏水状态；
7)使用氮气风刀吹干所述单晶硅垫片。
实施例4
1)将氮化铝膜厚度为10nm的硅材料放入化学腐蚀液中，在鼓氮条件下进行腐蚀清洗，鼓氮时氮气的流量为8L/min，所述化学腐蚀液使用氢氟酸与超纯水体积比为1:2的氢氟酸溶液，清洗时间60min；
2)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
3)在室温下对硅材料使用兆声频段为1000kHz的兆声清洗机，在清洗液中清洗，清洗时间10min；所述清洗液为HCl、H2O2和去离子水的混合溶液，其中HCl与去离子水的体积比为1:6，所述H2O2与去离子水的体积比为1:4；
4)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
5)再次将单晶硅垫片放入化学腐蚀液中，在鼓氮条件下进行腐蚀清洗，鼓氮时氮气的流量为8L/min，所述化学腐蚀液使用氢氟酸与超纯水体积比为比1:2的氢氟酸溶液，清洗时间60min；
6)用超纯水冲洗所述单晶硅垫片至PH值为7，肉眼观察表面呈疏水状态；
7)使用氮气风刀吹干所述单晶硅垫片。
对比例1
1)将氮化铝膜厚度为2nm的硅材料放入化学腐蚀液中，在加热60℃鼓氮条件下进行腐蚀清洗，所述化学腐蚀液使用氢氧化钠与超纯水体积比为1:10的碱溶液，清洗时间20min；
2)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
3)在室温下对硅材料使用兆声频段为700kHz的兆声清洗机，在清洗液中清洗，清洗时间10min；所述清洗液为HCl、H2O2和去离子水的混合溶液，其中HCl与去离子水的体积比为1:6，所述H2O2与去离子水的体积比为1:4；
4)用超纯水冲洗单晶硅垫片至PH值为7；
5)使用氮气风刀吹干所述单晶硅垫片。
清洗是否成功检测标准：
1.肉眼表面无氮化铝残留，表面呈现硅本色；
2.清洗后单晶硅垫片(硅盘)厚度无明显变化，无明显质量损失；
3.单晶硅垫片表面呈疏水状态。
利用上述方法对表面有氮化铝的硅材料进行清洗，与使用碱性腐蚀液清洗结果对比(对比例1)，结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002163631030000061
Figure BDA0002163631030000071
表1中，清洗前和清洗后的厚度均为单晶硅片的厚度(氮化铝薄膜不计入)，由表1可以看出，NaOH清洗工艺不具备清洗表面氮化铝薄膜的硅材料的能力，本发明主要针对氮化铝薄膜硅材料有突出的清洗效果，而且采用本发明的清洗方法不会对硅材料造成影响，不用考虑清洗次数和清洗时间对硅材料的损害，可以多次使用。
以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法，其特征是：
具体步骤是：
1)将表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片放入清洗液Ⅰ中，向清洗液Ⅰ中鼓氮，并在室温下进行腐蚀清洗，所述清洗液Ⅰ是体积比为1:2～1:4氢氟酸与超纯水混合得到的氢氟酸溶液，清洗时间为30min～60min；
2)用超纯水冲洗步骤1)经腐蚀清洗的单晶硅垫片至pH值为7；
3)在室温下对步骤2)经超纯水冲洗的单晶硅垫片使用兆声波清洗机在清洗液Ⅱ中清洗，兆声波频率为700kHz-1000KHz，清洗时间为10min，所述清洗液Ⅱ为HCl、H2O2和去离子水的混合溶液，其中HCl与去离子水的体积比为1:6～1:8，所述H2O2与去离子水的体积比为1:4～1:6；
4)用超纯水冲洗步骤3)经兆声波辅助清洗的单晶硅垫片至pH值为7；
5)再将步骤4)经超纯水冲洗的单晶硅垫片放入清洗液Ⅲ中，向清洗液Ⅲ中鼓氮，并在室温下进行腐蚀清洗，所述清洗液Ⅲ是体积比为1:2～1:4氢氟酸与超纯水混合得到的氢氟酸溶液，清洗时间为30min～60min；
6)用超纯水冲洗步骤5)经腐蚀清洗的单晶硅垫片至pH值为7；
7)使用氮气风刀吹干单晶硅垫片。
2.根据权利要求1所述的表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法，其特征是：所述清洗液Ⅰ中氢氟酸与超纯水的体积比为1:2，所述清洗液Ⅲ中氢氟酸与超纯水的体积比为1:3。
3.根据权利要求1所述的表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法，其特征是：单晶硅垫片的氮化铝膜厚度≥10nm时，步骤1)清洗时间为60min，步骤5)清洗时间为60min。
4.根据权利要求1所述的表面沉积有氮化铝薄膜的单晶硅垫片的清洗方法，其特征是：步骤1)和步骤5)鼓氮清洗时，氮气的流量为8L/min。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112238098B (zh) * 2020-09-09 2022-04-22 黄宏琪 一种气相法用高纯三氯化铝料盘的清洗方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101162684A (zh) * 2006-10-13 2008-04-16 安集微电子（上海）有限公司 一种半导体晶圆蚀刻灰化后的清洗方法
CN103021833A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 中国科学院半导体研究所 降低衬底表面残留杂质浓度的方法
CN207435312U (zh) * 2017-10-24 2018-06-01 天津美泰真空技术有限公司 一种玻璃蚀刻机的鼓泡装置
CN108655089A (zh) * 2018-03-27 2018-10-16 上海申和热磁电子有限公司 半导体12英寸单晶硅托盘表面氮化铝薄膜的清洗去除方法
CN109994372A (zh) * 2019-04-15 2019-07-09 西安奕斯伟硅片技术有限公司 晶圆清洗方法及晶圆清洗装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3193356B1 (en) * 2014-09-11 2023-12-20 Tokuyama Corporation Cleaning method and laminate of aluminum nitride single-crystal substrate

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101162684A (zh) * 2006-10-13 2008-04-16 安集微电子（上海）有限公司 一种半导体晶圆蚀刻灰化后的清洗方法
CN103021833A (zh) * 2012-12-21 2013-04-03 中国科学院半导体研究所 降低衬底表面残留杂质浓度的方法
CN207435312U (zh) * 2017-10-24 2018-06-01 天津美泰真空技术有限公司 一种玻璃蚀刻机的鼓泡装置
CN108655089A (zh) * 2018-03-27 2018-10-16 上海申和热磁电子有限公司 半导体12英寸单晶硅托盘表面氮化铝薄膜的清洗去除方法
CN109994372A (zh) * 2019-04-15 2019-07-09 西安奕斯伟硅片技术有限公司 晶圆清洗方法及晶圆清洗装置

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